該論文發(fā)展了一種可以描述雜原子摻雜的多環(huán)稠合結(jié)構(gòu)（PHA）類發(fā)光材料降低ΔES1T1的普適理論模型，并成功應(yīng)用于高效有機(jī)電致發(fā)光器件（OLED）的材料設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了高性能的窄譜帶電致發(fā)光。論文以蘇州大學(xué)為第一單位發(fā)表，共同第一作者為我校博士后Rajat Walia、博士研究生熊鑫以及副教授范孝春，通訊作者為我校張曉宏教授、陳先凱教授、王凱教授以及日本九州大學(xué)的Chihaya Adachi教授。
PHA材料應(yīng)用于OLED器件中，有望滿足超高清顯示所需的高效率與高色純度發(fā)光特性。然而，傳統(tǒng)的理論不能合理解釋這類PHA發(fā)光材料為何能夠?qū)崿F(xiàn)小的單-三重態(tài)能隙（ΔES1T1），這導(dǎo)致該類材料的理性設(shè)計(jì)面臨重大挑戰(zhàn)。
為解決上述問題，張曉宏團(tuán)隊(duì)聯(lián)合Chihaya Adachi，率先提出了一種描述PHA發(fā)光材料降低ΔES1T1的理論新模型。該研究闡明了剛性稠合骨架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)小ΔES1T1的分子設(shè)計(jì)基本原則：同時(shí)降低HOMO-LUMO交換能和LUMO+1-LUMO能級(jí)差。研究團(tuán)隊(duì)通過大量實(shí)例驗(yàn)證了其普適性及有效性。基于此模型設(shè)計(jì)合成的藍(lán)光PHA發(fā)光材料，成功實(shí)現(xiàn)了與理論模型預(yù)測(cè)高度符合的極小ΔES1T1（0.02 eV），并在OLED器件中實(shí)現(xiàn)了接近40%的最大外量子效率以及極小的效率滾降。這項(xiàng)工作闡明了PHA發(fā)光材料“小ΔES1T1”的起源，為面向超高清顯示的OLED材料的設(shè)計(jì)發(fā)展開辟了新路徑。
傳統(tǒng)單電子激發(fā)模型（左）與新提出的多電子激發(fā)模型（右）比較
新模型指導(dǎo)下的明星分子IV-DABNA及OLED器件性能
